CN105145539A - 一种声光驱鸟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种声光驱鸟装置，包括信号处理控制电路，以及与信号处理控制电路相连的定向声波驱鸟单元和激光驱鸟单元；定向声波驱鸟单元包括相互连接的低通滤波电路与A/D转换电路，以及依次连接的D/A转换电路、功率放大滤波电路与换能器组，低通滤波电路连接输入音频信号，A/D转换电路与信号处理控制电路的输入端连接，信号处理控制电路的输出端连接D/A转换电路，换能器组输出定向音频信号。本发明的声光驱鸟装置，将定向声波与激光相结合，能够适用于高空驱鸟，且噪音污染小。

Description

一种声光驱鸟装置

技术领域

本发明属于驱鸟装置技术领域，具体涉及一种声光驱鸟装置。

背景技术

飞机在飞行的过程中，最害怕遇到鸟类，因为高速飞行，如果撞击到鸟类，很容易将飞机损坏，甚至更严重的后果。因此在机场通常设置有驱鸟装置来驱赶鸟类，现有的驱鸟装置主要是声波驱鸟和激光驱鸟两种方式，声波驱鸟装置的声波为不定向声波，噪声污染严重，且仅适用于低空驱鸟；而激光驱鸟装置仅适用于阴天和夜间，对天气情况要求较高。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有的驱鸟装置中存在的问题，提供一种声光驱鸟装置，利用定向声波与激光相结合的方式，声光覆盖范围广，且能够适用于各种天气以及中高空驱鸟领域。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种声光驱鸟装置，包括信号处理控制电路，以及与信号处理控制电路相连的定向声波驱鸟单元和激光驱鸟单元；

所述的定向声波驱鸟单元包括相互连接的低通滤波电路与A/D转换电路，以及依次连接的D/A转换电路、功率放大滤波电路与换能器组，低通滤波电路连接输入音频信号，A/D转换电路与信号处理控制电路的输入端连接，信号处理控制电路的输出端连接D/A转换电路，换能器组输出定向音频信号；

所述的激光驱鸟单元包括相互连接的振荡回路与运算放大电路，以及激励电路、功率放大电路与输出镜，运算放大电路与信号处理电路的另一输入端连接，信号处理控制电路的另一输出端连接激励电路，激励电路与振荡回路连接。

优选地，还包括机箱和U型支架，机箱转动连接在U型支架之间，机箱的其中一个端面设置有所述换能器组，机箱上部连接固定有激光发生器连接座，激光发生器连接座内设置所述的激光驱鸟单元。

优选地，所述的换能器组包括呈阵列分布的若干换能器。

优选地，所述的机箱的横截面为椭圆形状，机箱采用合金材料制成。

优选地，所述的激光驱鸟单元还包括外壳，以及用于调节激光光斑大小的光斑调节器，激光驱鸟单元通过外壳固定设置在激光发生器连接座上。

进一步优选，所述的外壳采用PVC材料制成。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的一种声光驱鸟装置，通过设置有定向声波驱鸟单元和激光驱鸟单元，将定向声波驱鸟和激光驱鸟相结合，填补3000米以上的高空驱鸟的技术空白，同时使驱鸟技术应用不再受天气影响，白天夜间均可有效驱鸟；

定向声波驱鸟单元采用大功率声频声束生成技术，主要分为参量阵技术与换能器组阵技术，参量阵技术是指换能器向空气介质中发出强烈调制的超声波，超声波在延其传播轴行进的过程中不断通过非线性交互作用解调出声频信号；这些不断解调出来的声频波累计叠加起来，由此得到声学参量阵；声学参量阵使得声频波的能量在声波前进方向上不断得到加强。由于超声波具有很强的指向性，传播主轴方向以为这种叠加加强效果将会很微弱，可实现低频信号的高指向性传播。换能器组阵原理是指对换能器进行组阵，可以有效抑制声波旁瓣，并使声波的指向性变得更好，声波指向角达到5°-30°。

附图说明

图1是本发明的声光驱鸟装置电路框图。

图2是本发明的定向声波驱鸟单元正面结构示意图。

图3是本发明的定向声波驱鸟单元背面结构示意图。

图4是本发明的激光驱鸟单元结构示意图。

图5是本发明的声光覆盖区域示意图。

图中标记：10-信号处理控制电路，20-定向声波驱鸟单元，21-低通滤波电路，22-A/D转换电路，23-D/A转换电路，24-功率放大滤波电路，25-换能器组，30-激光驱鸟单元，31-振荡回路，32-运算放大电路，33-激励电路，34-功率放大电路，35-输出镜，36-外壳，37-光斑调节器，40-U型支架，50-机箱，60-激光发生器连接座；

A1-定向声波覆盖区域，A2-激光扫描区域，A3-定向声波和激光同步驱散区域，A4-有效驱散距离。

具体实施方式

参照图1-5，本发明的一种声光驱鸟装置，包括信号处理控制电路10，以及与信号处理控制电路10相连的定向声波驱鸟单元20和激光驱鸟单元30。

信号处理控制电路10由单片机、信号处理芯片DSP和现场可编程逻辑门器件FPGA构成，其功能是对数字信号进行处理，控制激光产生电路开关，使其配合声波信号发出激光。

定向声波驱鸟单元20包括相互连接的低通滤波电路21与A/D转换电路22，以及依次连接的D/A转换电路23、功率放大滤波电路24与换能器组25，低通滤波电路21连接输入音频信号，A/D转换电路22与信号处理控制电路10的输入端连接，信号处理控制电路10的输出端连接D/A转换电路23，换能器组25输出定向音频信号。

输入音频信号通过低通滤波电路21滤除音频信号的带外成分，使音频信号处在0-20kHz范围内，由A/D转换电路22将其转换为数字信号。D/A转换电路23将数字信号转换为模拟信号。功率放大滤波电路24的功率放大部分由D类，E类或T类功率放大器构成。放大后的音频信号输入换能器组25。将自然音效信号经处理、放大后，可得到高指向性声频信号，包含有直达声、早期反射声、混响声。

激光驱鸟单元30包括相互连接的振荡回路31与运算放大电路32，以及激励电路33、功率放大电路34与输出镜35，运算放大电路32与信号处理控制电路10的另一输入端连接，信号处理控制电路10的另一输出端连接激励电路33，激励电路33与振荡回路31连接。

激光驱鸟单元30的振荡回路31产生反馈震荡，运算放大器对信号放大，激励电路33对光子进行激励，功率放大电路34对电信号进行放大，然后进入输出镜35。激光产生的机理如下：当电源通过氨灯放电时，氨灯发出的光使工作物质受到激励而产生集居数反转，在外来光子作用下产生受激辐射。光在全反射镜反射回来通过工作物质放大一些，经半反射镜部分透射，部分反射，反射部分经工作物质再次放大，再射到全反射镜上。这样循环往复，不断通过工作物质，不断放大，不断反馈振荡，一面消耗反转的集居数，一面从输出镜35输出一定比例的激光，直到工作物质的反转集居数消耗完为止。

参照图2，图3，声光驱鸟装置还包括机箱50和U型支架40，机箱50的横截面为椭圆形状，机箱50采用合金材料制成。机箱50转动连接在U型支架40之间，机箱50的其中一个端面设置有所述换能器组25，机箱50上部连接固定有激光发生器连接座60，激光发生器连接座60内设置所述的激光驱鸟单元30，可根据环境状况增减激光发生器数目，换能器组25包括呈阵列分布的若干换能器。机箱50通过U型支架40安装在云台上，可通过云台控制声波和光束传播方向。控制面板固定于机箱50背部，设有音频输入端口，方向控制端口，激光功率调节端口。

参照图4，所述的激光驱鸟单元30还包括外壳36，以及用于调节激光光斑大小的光斑调节器37，激光驱鸟单元30通过外壳36固定设置在激光发生器连接座60上。外壳36采用PVC材料制成。激光发生器连接座60可将激光驱鸟单元30固定在声波驱鸟的机箱50上，光斑调节器37可调节激光光斑的大小，输出镜35输出功率、光圈大小可调的激光。

参照图5，定向声波覆盖区域A1大小可通过调整换能器的组阵数量、分布来调节，激光扫描区域A2通过调整激光器发生器连接座的摆动角度来调节。定向声波和激光同步驱散区域A3大小可调节。有效驱散距离A4为10m-3000m。偏转角度θ大小为5-30°，由换能器的组阵数量、分布决定。

云台转动时可带动机箱50沿水平方向0-360°转动，垂直方向0-180°转动，控制驱鸟定向声波和激光方向，固定于底座上。控制箱通过支架固定于云台转动机箱50，作用是产生声波，控制激光管开关，调节激光功率，使得声波系统、激光系统协同工作。换能器组25固定于机箱50外侧，作用是处理声波，是声波定向传输。激光驱鸟单元30固定于控制箱上方，作用是产生功率可调、波长为500-600nm的纯色激光。

信息处理技术主要实现声束的高质量发射，同事对失真进行校正、信号均衡与特殊音效处理。

高效大功率放大技术主要采用D类功率放大技术，保证输出信号有较好的驱动性能，实现电声效率的最大化。

换能器组阵关键技术包括换能器相位匹配技术、相位调整技术、换能器与功率放大器间的阻抗匹配技术。通过组阵关键技术，可增强声波指向性，使声波指向角达到5°-30°。

声驱散样本技术根据鸟类等响曲线，开发令鸟类最敏感的声攻击样本。据统计，栖息在机场附近的鸟类主要有喜鹊、鸽子、乌鸦、斑鸠、夜鹭鸟等种类。通过实验，得到鸟类对于不同频带声波敏感程度曲线图，从而得到特定鸟类的敏感频段。以扫频方式，开发出针对特定鸟类的声驱散样本，驱鸟效果更加明显。

激光驱鸟技术可细分为激光产生技术、设备散热维持技术。

激光产生技术：采用激光管产生波长为500nm-600nm、功率可调的纯色激光。

设备散热维持技术包括风力制冷系统、散热片，可以维持设备长时间工作。

声光结合技术包括覆盖范围结合技术、覆盖时间同步技术、强度匹配技术。

定向声波和激光均有高度指向性，在中高空驱鸟领域，需要使两者覆盖范围重合。覆盖范围结合技术以定向声波指向角为基础，调整激光器支架高度，旋转激光镜，从而调整激光束角度，以达到声光覆盖范围重合。

声、光在空气介质中传播速度差异很大，在远距离驱鸟情况下，激光束需延迟发出。覆盖时间同步技术测出鸟群和声源的距离，以声音在空气介质中传播速度340m/s为基础，计算得到激光束延迟时间。

强度匹配技术指激光功率根据声波强度不同进行调整，主要包括正向跟随和逆向补偿两种方式。正向跟随是指声波强度越强，激光功率越高。逆向补偿是指声波强度减弱时，激光功率增高，反之亦然。通过强度匹配技术，可以有效减弱鸟类对声波，激光束的适应性。

Claims (6)

1.一种声光驱鸟装置，其特征在于，包括信号处理控制电路(10)，以及与信号处理控制电路(10)相连的定向声波驱鸟单元(20)和激光驱鸟单元(30)；

所述的定向声波驱鸟单元(20)包括相互连接的低通滤波电路(21)与A/D转换电路(22)，以及依次连接的D/A转换电路(23)、功率放大滤波电路(24)与换能器组(25)，低通滤波电路(21)连接输入音频信号，A/D转换电路(22)与信号处理控制电路(10)的输入端连接，信号处理控制电路(10)的输出端连接D/A转换电路(23)，换能器组(25)输出定向音频信号；

所述的激光驱鸟单元(30)包括相互连接的振荡回路(31)与运算放大电路(32)，以及激励电路(33)、功率放大电路(34)与输出镜(35)，运算放大电路(32)与信号处理控制电路(10)的另一输入端连接，信号处理控制电路(10)的另一输出端连接激励电路(33)，激励电路(33)与振荡回路(31)连接。

2.根据权利要求1所述的声光驱鸟装置，其特征在于，还包括机箱(50)和U型支架(40)，机箱(50)转动连接在U型支架(40)之间，机箱(50)的其中一个端面设置有所述换能器组(25)，机箱(50)上部连接固定有激光发生器连接座(60)，激光发生器连接座(60)内设置所述的激光驱鸟单元(30)。

3.根据权利要求2所述的声光驱鸟装置，其特征在于，所述的换能器组(25)包括呈阵列分布的若干换能器。

4.根据权利要求2所述的声光驱鸟装置，其特征在于，所述的机箱(50)的横截面为椭圆形状，机箱(50)采用合金材料制成。

5.根据权利要求2所述的声光驱鸟装置，其特征在于，所述的激光驱鸟单元(30)还包括外壳(36)，以及用于调节激光光斑大小的光斑调节器(37)，激光驱鸟单元(30)通过外壳(36)固定设置在激光发生器连接座(60)上。

6.根据权利要求5所述的声光驱鸟装置，其特征在于，所述的外壳(36)采用PVC材料制成。